2022年机械设计课程设计说明书 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程设计说明书参数挑选 ：总传动比： I=35 Z1=1 Z2=35 卷筒直径： D=350mm 运输带有效拉力：F=6000N 运输带速度： V=0.5m/s 工作环境：三相沟通电源 有粉尘 常温连续工作 一、 传动装置总体设计：依据要求设计单级蜗杆减速器,传动路线为：电机连轴器减速器连轴 器带式运输机； 如图 2.1 所示 依据 生产设计要求可知,该蜗杆的圆周速度 V4 5m/s ,所以该蜗杆减速器采纳蜗杆下置式见（如图2.2所示）,采纳此布置结构,由于蜗杆在蜗轮的下边,啮合处的冷却和润 滑均较好；蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固 定；

2、蜗杆及蜗轮轴均采纳圆锥滚子轴承,承 受径向载荷和轴向载荷的复合作用,为防止 轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘,异 物侵入箱内,在轴承盖中装有密封元件；图 2.1 该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查 孔与定位销等附件、以及其他标准件等；1 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、 电动机的挑选 ：由于该生产单位采纳三相沟通电源,可考虑采纳Y 系列三相异步电动机；三相异步电动机的结构简洁,工作牢靠,价格低廉,保护便利,启动性能好等优点；一般电动机的额定电压为380V D=

3、350mm；运输带的有效拉力F=6000N,带依据生产设计要求,该减速器卷筒直径速 V=0.5m/s ,载荷平稳,常温下连续工作,工作环境多尘,电源为三相沟通电,电压为 380V；1、按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭扇冷式结构,电压为380V,Y系列2、传动滚筒所需功率0.53.0k wpwF 1000V600010003、传动装置效率：（依据参考文献机械设计课程设计刘俊龙何在洲主编机械工业出版社第 133-134 页表 12-8 得各级效率如下）其中：蜗杆传动效率1=0.70 搅油效率 2=0.95 滚动轴承效率（一对）3=0.98 联轴器效率c=0.99 传动滚筒效率cy=0.

4、96 所以：2 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - =1.2.3 3.c2.cy =0.7 0.99 0.983 0.992 0.96 =0.633 电动机所需功率： Pr = Pw/ =3.0/0.633=4.7KW传动滚筒工作转速： nw60 1000 v / 350 27.9r/min 依据容量和转速,依据参考文献机械零件设计课程设计毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江高校出版社 第 339-340 页表附表 15-1 可查得所需的电动机 Y 系列三相异步电动机技术数据,查出有四种适用的电动机型号,因此有

5、四种传动比方案,如表 3-1: 表 3-1方案电动机型号额定功率电动机转速 r/min 额定转矩2.0 2.2 2.0 2.0 第 3 方案Ped kw 同步转速满载转速1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2 Y132S-4 5.5 1500 1440 3 Y132M2-6 5.5 1000 960 4 Y160M-8 5.5 750 720 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比,可见比较适合；因此选定电动机机型号为Y132M2-6 其主要性能如下表3-2 ：表 3-2中心高 H 形状尺寸底角安装地脚螺栓孔直轴身尺寸装键部位尺L （ AC/2AD）尺寸寸径

6、KD E HD A B F G D 132 515 （ 270/2 216 178 12 38 80 10 33 38 210） 315 四、运动参数运算：4.1 蜗杆轴的输入功率、转速与转矩P0 = P r =4.7kw 3 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - n0=960r/min T0=9.55 P0 / n0=4.7 103=46.7N .m 4.2 蜗轮轴的输入功率、转速与转矩P1 = P001 = 4.7 0.99 0.99 0.7 0.992 =3.19 kw n= n = oi 1960 =

7、 27.4 r/min 35T1= 9550P = 9550 n 13. 19 = 1111.84N m 27.44.3 传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩P2 = P 1 c cy=3.19 0.99 0.99=3.13kw n2= n = 27 . 4 = 27.4 r/min i 12 1T2= 9550 P = 9550 3 . 13 = 1089.24N m n 2 27 . 4运动和动力参数运算结果整理于下表 4-1 ：表 4-1 功率 P 转速 n 转矩 T类型 传动比 i 效率 （kw）（r/min ）（Nm）蜗杆轴 4.7 960 46.75 1 0.679 蜗轮轴 3.19

8、27.4 1111.84 35 传动滚筒轴 3.13 27.4 1089.24 五、 蜗轮蜗杆的传动设计：蜗杆的材料采纳 45 钢,表面硬度 45HRC,蜗轮材料采纳 ZCuA110Fe3,砂型铸造；以下设计参数与公式除特别说明外均以参考 由机械设计 第四版邱宣怀主编高等训练出版社出版 1996 年 第 13 章蜗杆传动为主要依据；详细如表 31：表 51 蜗轮蜗杆的传动设计表4 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 项目运算内容运算结果中心距的运算蜗杆副的相Vs5 2. 10 445 2. 105 . 17

9、 m / sn 1 3 T 239601111 . 844m/sVs7m/s 对滑动速度参考文献 5 第 37 页（ 23 式）当量摩擦在图64m/sVs51.7100mm 又因轴上有键槽所以 运算转矩D6增大 3%,就 D6=67mm 10 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - Tc=KT=K 9550P =1.5 9550 3.19/27.4=1667.76N.M51.7100mm D6=67 又因轴上有键槽所以D6 增大D6=67mm 7.2 轴的校核7.2.1轴的受力分析图FrFR 2F aFR 1

10、FR 1tFFR2F Q图 7.1 X-Y 平面受力分析tFFR 1F aFR2F Q图 7.2 X-Z 平面受力图：FR 1FR2rF12 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7.3水平面弯矩MXY/Nmm1102123.7 521607 97 97 119 图 7.4 垂直面弯矩MXZ/Nmm 714000图 7.5 436150.8 合成弯矩MM2YM2Z/NmmXX 1184736.3 714000 681175.5 图 7.6 当量弯矩 T 与 aT T=1111840N mm aT=655

11、985.6 Nmm 图 7.77.2.2轴的校核运算如表5.1 13 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轴材料为 45 钢,B650Mpa,S360 Mpa,1 b60Mpa表 7.1运算工程FF运算内容F运算结果转矩T 1T 11111840NmmT 11111840Nmm 圆周力F t2 T 121111840=20707.6N tF =24707.6N d 180径向力FF ttg24707. 6tg6 . 34F=2745.3N 轴向力Fttant=24707.6 tan 20 oFr =899

12、2.8N 12745. 319024707.6976000119F R1=1136.2N 194194运算支承反力F 224707. 69760003132745.3190F R2=19345.5N 194194垂直面反力FR1FR2Fr8992.8R1FR2=449226.4N 水平面 X-Y 受力图图 7.2 垂直面 X-Z 受力图 7.3 画轴的弯矩图水平面 X-Y 弯矩图表 16.3 ,查得MM XY图 7.4 T=1111840Nmm 垂直面 X-Z 弯矩图M XZ图 7.5 合成弯矩MXYMXZ图 7.6 轴受转矩 T T= 1T=1111840Nmm 许用应力值1 b60Mpa0

13、b102 5. Mpa应力校正系数a a=1b/0b60/102 5.0 . 59a=0.59 当量弯矩图当量弯矩M 3M2aT2蜗轮段轴中间截面=947628.6Nmm MIII947628.6Nmm 681175 5 2655985 . 6 214 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轴承段轴中间截面处M III=969381.2Nmm 当量弯矩图M2d III714000 2655985 . 6 2=969381.2Nmm 验算结果在设计范畴之图 7.7 3M 3b3947628 . 65490 m

14、m轴径校核d0 . 101.6013M 23969381 2.54 5.80 mm内,设计合格III0 . 10. 1601 b轴的结果设计采纳阶梯状,阶梯之间有圆弧过度,削减应力集中,详细尺寸和要求见零 件图 2（蜗轮中间轴）；7.3 装蜗轮处轴的键槽设计及键的挑选 当轴上装有平键时,键的长度应略小于零件轴的接触长度,一般平键长度比轮毂长度短5 10mm,由参考文献1 表 2.4 30 圆整,可知该处挑选键.4002.5 110,高h=14mm,轴上键槽深度为t900.2,轮毂上键槽深度为t15.2,轴上键槽宽度为b2500.052轮毂上键槽深度为b 1250 0. .026 026八、 减

15、速器箱体的结构设计 参照参考文献机械设计课程设计（修订版）鄂中凯,王金等主编 东北工学院 出版社 1992 年第 19 页表 1.5-1 可运算得,箱体的结构尺寸如表 8.1 ：表 8.1 箱体的结构尺寸减速器箱体采纳HT200 铸造,必需进行去应力处理；运算结果设计内容计算公式箱座壁厚度 .004a38=0.04 225+3=12mm 取 =12mm a 为蜗轮蜗杆中心距箱盖壁厚度 110. 85=0.85 12=10mm 取 1=10mm 机座凸缘厚度b b=1.5 =1.5 12=18mm b=18mm 机盖凸缘厚度b1b1=1.5 1=1.5 10=15mm b1=18mm 机盖凸缘厚

16、度P P=2.5 =2.5 12=30mm P=30mm 15 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 地脚螺钉直径d.d.=20mm d.=20mm 地脚螺钉直径d .d .=20mm d .=20mm 地脚沉头座直径D0 D0=48mm D0=48mm 地脚螺钉数目n 取 n=4 个取 n=4 底脚凸缘尺寸（扳手空间）L1=32mm L1=32mm L2=30mm L2=30mm 轴承旁连接螺栓直径d1d1= 16mm d1=16mm 轴承旁连接螺栓通孔直径d 1d 1=17.5 d 1=17.5 轴承旁

17、连接螺栓沉头座直径D0 D0=32mm D0=32mm 剖分面凸缘尺寸（扳手空间）C1=24mm C1=24mm C2=20mm C2=20mm 上下箱连接螺栓直径d2d2 =12mm d2=12mm 上下箱连接螺栓通孔直径d2d2=13.5mm d2=13.5mm 上下箱连接螺栓沉头座直径D0=26mm D0=26mm 箱缘尺寸（扳手空间）C1=20mm C1=20mm C2=16mm C2=16mm 轴承盖螺钉直径和数目n,d 3n=4, d3=10mm n=4 d3=10mm 检查孔盖螺钉直径d4d4=0.4d=8mm d4=8mm 圆锥定位销直径d5d5= 0.8 d2=9mm d5=

18、9mm 减速器中心高H H=340mm H=340mm 轴承旁凸台半径R R=C2=16mm R1=16mm 轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定,以便于扳手取 50mm 操作为准；轴承端盖外径D2D2=轴承孔直径 +55.5 d3取 D2=180mm 箱体外壁至轴承座端面距离K K= C1+ C 2+810=44mm K=54mm 轴承旁连接螺栓的距离S 以 Md1 螺栓和 Md3 螺钉互不干涉为准尽量S=180 靠近一般取S=D2 蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴L1=K+ =56mm L1=56mm 16 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 21 页精选学

19、习资料 - - - - - - - - - 承座外端面的距离）蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 1 1 2. =15mm 取 1=15mm 蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 2 =12mm 取 2=12mm m1=8.5mm, 机盖、机座肋厚 m1,m m1=0.85 1=8.5mm, m=0.85 =10mm m=10mm 以下尺寸以参考文献机械设计、机械设计基础课程设计王昆等主编 高等教育出版社 1995 年表 6-1 为依据轴承端面至蜗杆顶圆与箱6=40mm 箱体内壁的 3 =4mm 箱底的厚度 20mm 座内壁的距离距离箱盖长度轴承盖凸缘厚 e=1.2 箱盖高度 220mm （不包括凸 440

20、mm 度 d3=12mm 台）箱座的长度蜗杆中心线与 装蜗杆轴部115mm （不包括凸 444mm 460mm 箱底的距离 分的长度台）箱体宽度蜗杆轴承座（不包括凸 180mm 箱底座宽度 304mm 8mm 孔外伸长度台）蜗杆轴承座长 蜗杆轴承座内端面与箱体内81mm 61mm 度 壁距离九、减速器其他零件的挑选经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计,经校核确定以下零件：表9-1键单位： mm 17 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安装位置类型b（h9）

21、h（ h11）L9（ h14）蜗杆轴、联轴器以GB1096-90 10 8 B 70 及电动机联接处键 10 70 蜗轮与蜗轮轴联接GB1096-90 25 14 110 处键 25 110 蜗轮轴、联轴器及GB1096-90 20 12 110 传动滚筒联接处键 20 110 表 9-2 圆锥滚动轴承单位： mm C 安装位轴承型号d D 外形尺寸置T 蜗杆GB297-84 60 130 33.5 31 26 7312（30312）蜗轮轴GB/T297-94 80 140 28.25 26 22 30216 表 9-3 密封圈（ GB9877.1-88 ）单位： mm 安装位置类型轴径 d 基本外径 D 基本宽度蜗杆B55 80 8 55 80 8 蜗轮轴B75 100 10 75 100 10 表 9-4 弹簧垫圈（ GB93-87）安装位置类型内径 d 宽度（厚度）材料为 65Mn,轴承旁连接螺GB93-87-16 16 4 栓表面氧化的标准上下箱联接螺GB93-87-12 12